衝撃弾性波法のPCグラウト充填度評価への適用 −実験

土木学会第64回年次学術講演会(平成21年9月)
Ⅴ-202
衝撃弾性波法のＰＣグラウト充填度評価への適用
−実験による検討−
土木大学
正会員
正会員
１．緒言
○森
和也
岩本
達也
鳥越
一平
３．試験結果
衝撃弾性波法をＰＣグラウト充填度評価に適用す
図 4 に加振側の検査面における速度波形の例を示
るにあたり，多数回試験に基づく信号の加算平均，
している．実際の速度振幅は有限要素法のシミュレ
判定対象としてのシース管からの第一反射波の利用，
ーションに比べると，いくつかの点で異なっている．
第一反射波の特性評価のための相関関数の適用，に
①打撃の度に振動波形が変化し，安定した波形とな
ついて実験的に検討する．加振方法は，有限要素法
らない．
解析の設定と同様にソフトエアガン用いている．
②一回の打撃に対して振動波形が複雑に変化する．
２．試験方法
③表面の振動が長い時間継続する．
図 1 に試験寸法を示している．シース管は鋼製で，
これらの原因は，コンクリート表面の状態が一様
直径 38mm である．グラウトが充填されているシー
でないために球と表面の接触時間が不安定になるこ
ス管には直径 32mm の鋼棒を中心に配置している．
と，図 5(a)に示すようにコンクリート内部の構造が
図 2 は試験方法を示した図である．質量 1.2g，直
一様でないこと，図 5(b)に示すようにコンクリート
径 6mm のプラスチック球を，ソフトエアガンを用い
が振動系を構成しているためであると思われる．
て試験片に衝突させる．振動計測はシース管の真上
の表面上とその背面の振動を計測した．
図 3 は検査面上の打撃点を示している．有限要素
法による解析の結果，シース管からの弾性波到着時
刻を同期させて，時間軸上振動波形を重ね合わせる
ことが，精度の向上に有効であるとの結論に至った．
そこで，検査面上で図 3 に示すように楕円形上に打
撃する．シース管深さが d = 275mm の場合，短半径
を 10cm とし長半径を 14cm とすると，ほぼシース管
を反射する弾性波経路の長さは一定となる．
弾性波経路の長さが一定の場合，打撃時刻を基準
に時間軸上の振動波形を重ね合わせばよい．今回の
実験では，打撃時刻の正確な計測が困難であったの
図 1 試験片
で，裏面の弾性波の到着時刻を基準に振動波形の重
ね合わせをおこなった．
図 3 検査面上の打撃点
図 2 試験方法
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
キーワード 衝撃弾性波法，プレストレストコンクリート，シース管，グラウト，非破壊検査
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連絡先
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1.0
d = 275mm
d = 200 mm
w = 475 mm
40
20
0.5
Velocity
Velocity (mm/s)
60
0
-20
0.0
-0.5
-40
-60
Back
reflection
arrival
Tendon duct
reflection arrival
-1.0
0
100
200
300
400
500
-100
-50
0
Time (µs)
50
100
150
200
150
200
Time (µs)
図 4 速度振動の例
図 6 表面振動
1.0
(a) コンクリートの構造
Velocity
0.5
(b) コンクリートモデル
0.0
-0.5
図 5 コンクリートの内部構造と振動モデル
Section
for Correlation
-1.0
-100
-50
0
図 6 は，100 回の楕円形状に打撃をおこなって得ら
50
100
Time (µs)
図 7 背面振動と相関に使用する区間
れた速度振幅の加算平均の一例である．楕円形打撃
の中心の速度振幅を表している．振幅の大きさは無
1.0
d = 275mm
Correlation
次元化している．図中の点線はシース管から反射が
到着する時刻と背面反射波が到着する時刻を示して
いる．図 6 からわかるように，反射波の到着時刻に
おいて速度波形は複雑で，速度波形から直接グラウ
トの有無を判定するのは困難である．
0.5
0.0
-0.5
Back
reflection
arrival
Tendon duct
reflection arrival
-1.0
そこで，グラウト充填の判定をおこなうために，
-100
-50
0
表面振動と想定される反射波形との相関を取り，判
50
100
150
200
Time (µs)
図 8 グラウト充填の相関関数
定をおこなうこととした．想定される反射波形には，
図 7 に示す背面振動を用いた．
1.0
d = 275mm
Correlation
図 8 は，グラウト充填の場合の相関関数を示して
いる．相関関数が正の値のときシース管は充填であ
ることを意味する．シース管から反射波が到着する
時刻において相関関数が正の値を示している．また，
背面反射波の到着時刻では負の値を示している．
0.5
0.0
-0.5
Tendon duct
reflection arrival
-1.0
図 9 は，グラウト未充填の場合の相関関数である．
-100
シース管からの反射波が到着する時刻において相関
-50
0
50
100
Back
reflection
arrival
150
200
Time (µs)
図 9 グラウト未充填の相関関数
関数は負の値を示している．
今回， d = 275mm の充填，未充填のシース管に対
４．結言
して，それぞれ 5 回の試験をおこなったが，いずれ
ソフトエアガンを用いて楕円形状に打撃をおこな
も同様な結果が得られた．しかしながら，d = 200mm
い，加算平均によって精度を向上させる衝撃弾性波
に対しては，シース管からの反射波の到達が早く，
法を提案した．また，グラウトの充填評価には相関
表面振動が十分に減衰する前に到着したため，明確
関数を用いる方法を提案した．深さ 275mm に位置す
な判定は困難であった．
るシース管の評価は良好な結果を得ることができた．
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